Енергогенерація на сучасних сонячних електростанцій

Сонячні енергетичні програми були прийняті в більш ніж 70 країнах, з північної Скандинавії до скрабних пустель Африки. Пристрої, які використовують сонячну енергію, призначені для обігріву, освітлення та вентиляції будівель, хмарочосів, дозування води, генерації електроенергії. У різних технологічних процесах використовуються такі пристрої. З'явився автомобіль з «сонячним приводом»: моторні човни та яхти, солярські та повітряні кораблі з сонячними панелями. Сонячні автомобілі, вчора в порівнянні з смішним автомобілем їздити, сьогодні перехресні країни і континенти на швидкості практично не поступаються звичайному автомобіля.




Концентратори сонячного випромінювання. З дитинства багато пам'ятають, що за допомогою колективного об'єктива від сонячних променів можна легкого паперу. У промислових установках об'єктиви не використовуються: вони важкі, дорогі і важко виготовляти.

Ви можете орієнтуватися на сонячні промені з глухим дзеркалом. Це головна частина геліконцентратора, пристрій, в якому збираються паралельні сонячні промені за допомогою хвойного дзеркала. Якщо покласти трубу водою в фокусі дзеркала, вона нагрівається. Це принцип прямих сонячних перетворювачів дії.

Найефективніші вони можуть використовуватися на південних широтах, але в середній групі вони знаходять застосування. Дзеркала в установках використовуються як традиційні - скло, або поліровані алюмінієві.

Технічно концентрацію можна проводити за допомогою різних оптичних елементів - дзеркал, лінз, світлових інструкцій тощо, але на високих рівнях потужності концентрованого випромінювання практично доцільно використовувати тільки дзеркальні рефлектори.

Головний енергетичний показник концентратора сонячної радіації - коефіцієнт концентрації, який визначається як співвідношення середньої щільності концентрованого випромінювання до щільності променевого потоку, що падає на відбиття поверхні при умові точної спрямованості до Сонця.

Концентраційна спроможність реальних систем значно нижча, ніж Kpred (Kpred = 46,160), але також визначається в першу чергу геометрією концентратора та кутового радіусу сонячного диска. Значно впливає відбиття дзеркальної поверхні, особливо в разі багаторазового відображення.



Високоточні концентраційні системи повинні мати конфігурацію близько до форми обертальних поверхонь другого порядку - парабалоїд, еліпсоїд, гіпербалоїд або півсфера. Тільки після цього може бути досягнута щільність випромінювання сотні або тисячі разів більше, ніж сонячна константа.

Найефективніші концентратори сонячної радіації мають форму:

циліндричний параболоїд;
параболоїдне обертання;
Роз'єм плоско-лінійної лінзи.

Парабалоїдна конфігурація має відмінну перевагу над іншими формами в умовах концентрації. Тому вони так поширені в геліотехнічних системах.
Оптимальний кут розкриття реальних парабалоїдних концентраторів, на відміну від кута ідеального парабалоїдного концентратора (45 градусів), знаходиться близько до 60 градусів.

Сонячна енергія може бути безпосередньо перетворена в механічну енергію. Для цього використовується двигун стерлінгів (зовнішній двигун згоряння, приклад парового локомотивів). Якщо в фокусі параболічного дзеркала діаметром 1,5 м для установки динамічного перетворювача, що працює на циклі Stirling, потужність, отримана достатньо для підйому від глибини 20 м 2 куб. м води на годину.

У реальних сонячних системах, плоско-лінійна лінза Френеля рідко використовується через високу вартість.

Перші спроби використання сонячної енергії на широкій комерційній основі дати назад до 80-х років нашого століття. Найбільший успіх в цій області досягається Loose Industries (США). У грудні 1989 року введено в експлуатацію сонячно-газову станцію потужністю 80 МВт.

Тут, в Каліфорнії, в 1994 році було введено ще 480 МВт електроенергії, а вартість 1 кВт•год електроенергії становить 7....8 ц. Це нижча від більшості традиційних станцій. (Енергія АЕС ~ 15 центів на 1 кВт.) На ніч і взимку енергія забезпечується переважно газом, а влітку протягом дня – сонцем. Промисловість Loose в сонячної електростанції в Каліфорнії використовує систему парабола-циліндричних довгих рефлекторів у вигляді кашлю. У своєму фокусі є труба з охолоджувачем - феніл, нагрівається до 350 ° С. trough перетворюється, щоб відстежити сонце тільки навколо однієї осі (понад два, як плоскі геліостати). Це було простіше відстежити сонце.



Електростанція в Каліфорнії продемонструвала, що газ і сонячні джерела енергії в найближчому майбутньому, може ефективно доповнювати один одного. Тому не випадково зробити висновок, що різні види рідкого або газоподібного палива повинні діяти як партнери сонячної енергії.

Найімовірніший кандидат водню. Реверсний процес передачі енергії водню в електрику здійснюється спеціальними пристроями - паливними клітинами.

Займіть висновок: найбільш економічна можливість використання сонячної енергії, яка сьогодні видно, є прямим її для отримання вторинних видів енергії на сонячних ділянках земної кулі. Отримане рідке або газоподібне паливо можна перекачувати через трубопроводи або перевозити танкери на інші ділянки.

Отримання водню. В електролізі, однак, більшість електроенергії втратили як теплову енергію, так як струм протікає через електроліт. В рослинах, що працюють за цим принципом, для виробництва одного кубометра водню вимагає 4...5 кВт-год електроенергії, яка досить дорого - виробництво еквівалентної калорійності бензинових витрат на три рази дешевше. Тим не менш, багато неприємностей на ділянках газових родовищ асоціюються з викидами сірководню або продуктів його переробки в атмосферу. Сульфід гідрогену часто ще вважається шкідливою домішкою, в зв'язку з чим можна згадати історію бензину на початку ХІХ ст. Перш за все, з олії - «земне масло», так як його ще називають, почали виділяти рафіновані вироби - навчилися отримати гасіння і бензин.

Керозне знайшли застосування відразу з появою гасової лампи. Доля бензину складна. За майже сто років ця рідина була однією з найбільш небезпечних відходів нафти. Газолайн отримує більше кожного року і важче позбутися від. На початку ХХ ст. маса бензину руйнувала сотні тисяч тонн на рік. Знаходиться змагання з пошуку оптимального способу знищення відходів. Тільки винахідник внутрішнього згоряння двигуна відкрив реальне поле застосування бензину.

Тепер в промисловості, на кращому, сірководню окислюється повітряним киснем за методом Клауса, розробленим в останньому столітті, а сірка виходить, а водневі зв'язки до кисню. Недолік цього, до речі, дуже дорогий процес очевидний: тільки сірка витягується з сірки, а водень переходить в воду. Таким чином, експерименти проводилися на диссоціації сірководню водню в плазмі, для отримання двох виробів на одному етапі: водню і конденсованої сірки.

Для цього плазму сірководню змушений обертати при поперечній швидкості. Частинки сірки, що утворюються в плазмотроні, видаляються з об'єму реакції на час недостатньо для зворотної реакції. Відцентровий ефект дозволяє досягти значного відхилення плазмохімічної системи від термодинамічної рівноваги та зменшити витрати енергії для отримання кубічного метра водню до десятків ват. Цей водень приблизно в 15 разів дешевше, ніж електроліз, і він вже може бути широко використаний в енергії і промисловості.